近年来,我国高速铁路建设发展迅速,取得了世人瞩目的成就,但同时,相比于高速铁路建设的巨大成功,铁路专用通信系统的设计则显得相对落后,考虑到现行GSM-R铁路通信系统无法满足未来高速铁路系统针对高冗余度可靠传输、多媒体监控等业务的要求,国际铁路联盟已经确定GSM-R将向LTE-R系统演进,LTE系统作为高速率宽带传输系统,其设计上对于移动性和宽带性的考虑,可以有效地解决高速铁路通信系统所存在的问题,并保证高速铁路通信系统过渡的平滑性。同时,考虑到与铁路安全运行相关的专用控制信息,如语音列调信息、数据列控信息等业务,在GSM-R系统中,主要采用电路交换的通信方式进行传输,LTE系统作为基于分组交换设计的系统,如何保证列车安全运行数据的可靠有效传输是高速铁路LTE通信系统研究的热点之一。本文首先基于GSM-R系统的网络架构和业务类型,针对高速铁路LTE系统的网络架构和传输业务进行了研究,分析了GSM-R向LTE-R演进的可行方案,并对高速铁路LTE系统的信息可靠传输问题进行了分析。其次,本文针对高速铁路系统语音列调业务可靠传输方案进行了研究,基于LTE系统中承载的概念,为语音列调业务定义新的承载,并设置相关的QoS参数,同时,对LTE系统中MAC层的相关调度算法进行比较分析,针对最大载干比算法(MAX C/I)、轮询算法(Round Robin、比例公平算法(Proportional Fair, PF)等算法,分析其业务调度相关性能,并针对实时业务传输需求,比较M-LWDF算法(Modified Largest Weighted Delay First,最大加权时延优先)和EXP算法的相关时延性能。在此基础上,针对语音列调业务的可靠传输需求,基于M-LWDF算法对调度算法做出了优化改进,将业务的QCI优先级(QoS Class Identifier,业务质量级别表示)参数引入调度算法,在考虑系统相关信道条件和用户公平性的基础上,增大了语音列调信息的调度优先级,优先为语音列调信息分配信道资源,有效地提高了语音调度信息的相关QoS性能。同时,针对高速铁路数据列控信息,本文在LTE下行物理信道现有划分规则的基础上,在下行物理信道上引入亚控制信道的概念,在数据区域为列控数据相关信息传输划分专用的亚控制信道,在亚控制信道上优先映射数据列控相关信息,并对其相关控制信令进行备份处理,同时,考虑到数据列控信息传输安全性要求,对其调制编码等级的选择算法进行了改进,在资源剩余的情况下,对数据列控信息进行降阶调制处理,有效地保证了数据列控信息的可靠、安全传输性能。